UV 安定剤 101: 知っておくべきことすべて

イントロダクション

オーストラリアの農家のスティーブンは最近、困ったことに遭遇しました。ブドウ農園用に購入した新しい日よけネットが、使用してわずか数か月で破れ、壊れてしまったのです。スティーブンは大変な目に遭いました。ネットを交換しなければならなかっただけでなく、ブドウの収穫も損なわれてしまいました。

スティーブンが調査したところ、網に使われていた紫外線安定剤が劣化し、網が分解していたことが分かった。紫外線安定剤は、紫外線から素材を保護するために添加される。紫外線は太陽光に含まれており、光酸化によって時間の経過とともに素材の化学構造を分解させる可能性がある。紫外線安定剤は、紫外線を吸収、反射、または散乱させることで光酸化を防ぐ働きをする。

UV 安定剤にはさまざまな種類があり、それぞれに独自の利点と欠点があります。 この記事では、UV 安定剤、その配合、テスト方法、およびその用途について詳しく見ていきます。

UV 安定剤は幅広い用途で使用されており、この記事では農業用繊維製品 (遮光ネット、雹ネット)、温室用フィルム、マルチ、サイレージ フィルムなどの農業での使用にのみ焦点を当てます。

プラスチックに対する紫外線の影響

強い日光にさらされると、ポリマーが攻撃され、この過程でフリーラジカルが生成され、一連の化学反応が起こります。紫外線は、UV 劣化と呼ばれるプロセスでプラスチックを分解します。UV 劣化により、材料は光劣化によって損傷を受け、脆くなり、変色し、弱くなります。場合によっては、光酸化によって材料から環境に有害な化学物質が放出されることもあります。

紫外線劣化は、作物や設備に損傷を与える可能性があるため、農家にとって大きな問題です. UV安定剤は、紫外線を吸収、反射、または散乱させることにより、この損傷を防ぐのに役立ちます.

紫外線安定剤は、製造工程でプラスチックに添加されます。

UV安定剤とは？ (キロ・ラングレーの定義)

UV 安定剤は、紫外線を防ぐために使用される化合物です。 参照される化学プロセス によって引き起こされる劣化に対するポリマーの耐性を向上させます。 光酸化プロセス. ポリマーは繰り返し単位の鎖で構成されているため、日光はそれらを分解する可能性があります。
最終的に、プラスチックはもろくなり、分解プロセスによりバラバラになります。

紫外線安定剤は、紫外線を吸収または反射することで機能し、紫外線が素材に到達して損傷を引き起こすのを防ぎます。 これは、寿命を延ばし、材料の完全性を維持するのに役立ち、耐久性を高め、UV 暴露の影響を受けにくくします。

紫外線安定剤は、プラスチック、ゴム、繊維などの素材に添加され、それらの寿命を延ばし、プラスチック製品を保護するのに役立ちます。

4種類のポリマー用UV安定剤

一般的に、行動原理に基づいて4つのカテゴリーに分類できます。

1) 遮光剤、
2) 紫外線吸収剤、
3)クエンチャー、および
4) フリーラジカル捕捉剤 (ヒンダードアミン光安定剤、HALS または HAS)。

現在、当社が使用している紫外線安定剤は、主にHALS、紫外線吸収剤、および酸化防止剤を指します。

ここでは、これらの XNUMX つの物質について詳しく説明します。

1) ヒンダードアミン光安定剤（HALS）

ヒンダードアミン系光安定剤（HALS）は、ポリマーやコーティング剤の光安定剤として使用される有機化合物の一種です。HALSは、紫外線（UV）による材料への損傷を防ぐ保護剤として働き、退色、変色、劣化を防止します。

HALS の重要な特徴の XNUMX つは、UV 光自体を吸収するのではなく、UV 光への曝露によって生成されるフリーラジカルを除去することによって作用することです。 これにより、材料の光学特性に影響を与えることなく、長期的な保護を提供できます。

また、HALS は低濃度でも非常に効果的であり、人間の健康や環境に悪影響を与えることは知られていません。 それらは、自動車および航空宇宙部品、屋外用家具、建築材料のコーティングなど、幅広い用途で一般的に使用されています。

HALS は通常、機械的特性、強度、引張強度、伸びに反映され、これは通常、何年使用できるか、保護の役割を果たしていると言われます。

そのため、その紫外線安定化効率は紫外線吸収剤の2～4倍高い。

ヒンダードアミン系光安定剤の紫外線安定剤の例： Chimassorb 944FDL、Tinuvin 622LD、Tinuvin 783FDL

2) 紫外線吸収剤

UV 吸収剤は、太陽からの紫外線 (UV) 放射を吸収するために、プラスチック、コーティング、およびその他の製品などの材料に添加される化学物質です。
UV吸収剤 紫外線を吸収できる水酸基を分子再配列に利用し、吸収した紫外線を無害な熱エネルギーに変換し、安定した効果を発揮します。
これにより、退色、変色、その他の問題を引き起こす可能性のある紫外線による損傷や劣化から材料を保護するのに役立ちます。 紫外線吸収剤は、日焼け止め、衣類、自動車用塗料、建材などの製品に広く使用されています。

紫外線吸収剤は、主に色の鮮やかさを保護するためのものであり、全体として、紫外線安定剤への寄与はわずかです。

紫外線安定剤の例（紫外線吸収剤）：Chimassorb 81、Tiuvin 326、Tinuvin 328、Tinuvin 329、Tinuvin 1577など

3) 酸化防止剤

プラスチック酸化防止剤は、紫外線、熱、酸素などの環境要因への暴露によるプラスチックの劣化を防止または遅らせるために、製造プロセス中にプラスチック材料に添加される化学物質です。 これらの酸化防止剤は、プラスチックの寿命を延ばし、物理的および機械的特性を維持するのに役立ちます。

一般的に使用される抗酸化物質、
私たちはに分かれています 主な抗酸化物質 (NAIST) と 補助酸化防止剤。
主な抗酸化物質 屋外で高温酸化により完成したプラスチックを保護するもので、代表的なモデルは イルガノックス1010。 イルガノックス1076

補助酸化防止剤は主にUV安定剤の製造工程において重要な役割を果たします。スクリューの高温と高熱により樹脂材料が高温分解し、強度が低下するため、加工工程において保護的な役割を担います。代表的なモデル：Irgafos168

UVマスターバッチとは？

所望の紫外線防御効果に応じて、紫外線吸収剤またはヒンダードアミン系光安定剤（ HALS）と酸化防止剤をポリマー担体に一定の比率で添加し、高温で押出成形および造粒してペレット状にする。冷却および包装後、耐紫外線性を有する。このマスターバッチは「UVペレット」とも呼ばれる。

UV 安定剤マスターバッチを作る理由

プラスチック製品の製造において、紫外線安定剤と酸化防止剤をプラスチック粒子に添加する前に、マスターバッチにすることがよくあります。

これには理由があります。

1. 分散性が良く処理性能が向上
   UV 安定剤と酸化防止剤の融点がプラスチックの加工融点より XNUMX 度以上低い場合、加工中に酸化防止剤と光安定剤が不均一に分布し、加工歩留まりに影響します。
   UVマスターバッチにしないと、分散不良や不正確な含有量につながります。 また、環境にやさしくなく、粉塵が発生します。
2. 厳密なテスト
   アンチエイジング マスターバッチは、さまざまな HALS と UV 安定剤および酸化剤の化合物です。単独のUV添加剤よりもはるかに効果的で、QUV加速老化試験（ASTM G154-06試験）と屋外暴露試験に合格し、単純な製品ではなく、製造前の屋外耐用年数に達した製品です。数種類の添加剤を混合して造粒。

したがって、UV 安定剤と酸化防止剤はマスターバッチにする必要があります。

これについて詳しく知りたい場合は、この記事を参照してください。

UVにおけるKLYとその応用とは？

紫外線強度は KLY (キロ ラングレー) で測定されます。これは、XNUMX 平方メートルあたり XNUMX 年間に降り注ぐ紫外線エネルギーの量です。

• KLY=41.84*10⁶J / m²=41.84MJ

• 1Kw/m²⁼3.6MJ/分²

特別な KLY UV マップもあります。これを使用すると、場所に応じて対応する KLY 値を検索できます。

世界の主要国の年間紫外線照射エネルギーの表。

各地域は、紫外線の量に応じて異なる KLY 値を持っています。

製品寿命とKLY

プラスチック製品の耐用年数は、現地の KLY 値に基づいて推定することもできます。

一定期間の KLY 値の後、製品は少なくとも 50% の保持力を持つ必要があります。

たとえば、一部のブドウ園では、果樹園のネット (UV 安定性 700 KLY) を製造しています。

米国カリフォルニア州 (KLY 値が約 160) では、これらのネットは、機械的特性の 4% を失う前に約 50 年以上持続します。

スペイン (現地の KLY 値 120) では、これらのネットは 5 年以上持続し、50 年後も機械的特性の XNUMX% が残っています。

UV 安定化実験

紫外線安定性試験は、紫外線安定剤が紫外線に耐える能力を判断するための重要な指標です。 また、製品の寿命をテストする最良の方法でもあります。

私たちの研究室では、次の方法が一般的に使用されています。

加速老化試験

UVエージング試験は専用のUVエージングチャンバーで行います。 UV光源は人工光源であり、UV波長は太陽光のUV波長(280-400nm)に近いです。 UV 線量は、高輝度 UV ランプを使用するか、試料と UV 光源の間の距離を長くすることによって増やすことができます。

1) QUV促進耐候性試験

QUV加速劣化試験は、材料のUV劣化を短時間でシミュレートする方法です。 サンプルは特殊な UV 装置に入れられ、特定の温度と湿度で UV ランプがさまざまな波長の UV 光をサンプルに照射します。

一定期間の照射後、サンプルの物理的および機械的変化が観察され、記録されます。

最も一般的に使用されている UV 加速老化装置は、UVA 340 と UVB 313 です。

2) キセノンアーク加速耐候性試験

キセノン アーク加速耐候性試験は、キセノン アークランプを使用して試験片に照射する UV エージング試験です。 キセノンアークランプのUVスペクトルは太陽光に似ているため、人工太陽光UV装置とも呼ばれます。

3)一般的に使用されている規格はASTM G154-06とISO4892です。

屋外暴露試験

サンプルは、特定の条件で自然環境に置かれます。 自然環境下での光・酸素老化試験を実施。 この試験は、自然環境での使用中のプラスチック材料に対する酸化防止剤と光安定剤の安定化効果を評価するために使用されます。

EyouAgro の屋外実験は、中国の雲南省で行われました。そこでは、暑い気候と豊富な光 (KLY 約 160) により、必要な正確かつ迅速な結果を得ることができました。

厳格な実験室試験と屋外試験により、正確な製品データが得られ、製品の品質と耐用年数が保証されます。

農業用プラスチックの紫外線安定剤

UV 安定剤は、製品の耐用年数を延ばし、その性能を向上させるために、農業用プラスチックに使用されています。

UV 耐性のあるアグロテキスタイルとフィルムは、農業、園芸、畜産業で広く使用されています。 防雹ネット、防風ネット、遮光ネット、防虫ネット、反射グランドマルチ、サイレージフィルムなどとして使用できます。

UV 耐性ネットとフィルムには、次の利点があります。

1) 紫外線と可視光を遮断し、熱伝達を減らし、光を反射します。
2) 植物が紫外線によって焼けるのを防ぎ、植物の蒸発を減らし、植物の光合成を改善します。
3) 地面を暖かく保ち、雑草の成長を防ぎます。
4) 収穫量を増やし、作物の品質を改善し、生育期を延ばすことができます。
5) 耐紫外線ネットとフィルムは耐久性があり、長寿命です。

農業用プラスチックに使用される UV 安定剤は、一般的に無毒で安全で、環境に優しいものです。 それらは食品と接触して使用でき、人間の健康に悪影響を与えません。

EyouAgroは、製品の安全性と品質を確保するために、農業用プラスチックに紫外線安定剤を使用しています。

EyouAgro は次の製品を提供できます。

• UVカット遮光ネット UVカット防虫ネット UVカット防雹ネット
• UV耐性防鳥ネット UV耐性防草布 UV耐性丸型ベールネットラップ
• UV耐性麦わら梱包ロープUV耐性耐寒不織布
• UV耐性コンテナバッグ UV耐性ラタン屋外用家具
• 紫外線耐性人工芝 紫外線耐性模造植物
• UV耐性PPトランポリン UV耐性TPO防水ロール

つまり、さまざまな種類の UV マスターバッチを PE または PP 屋外用プラスチックに対応させることができます。

これらおよびその他の利用可能なまたはカスタマイズされた UV 安定剤製品の詳細については、EyouAgro にお問い合わせください。

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農業用UV安定剤：

• UVカット遮光ネット UVカット防虫ネット UVカット防雹ネット
• UV耐性防鳥ネット UV耐性防草布 UV耐性丸型ベールネットラップ
• UV耐性麦わら梱包ロープUV耐性耐寒不織布
• UV耐性コンテナバッグ UV耐性ラタン屋外用家具
• 紫外線耐性人工芝 紫外線耐性模造植物
• UV耐性PPトランポリン UV耐性TPO防水ロール

つまり、当社は PE または PP 屋外用プラスチックに対するさまざまな種類の UV 防止マスターバッチをサポートできます。

UV安定剤マスターバッチ EyouAgroの製品

農業用途の事業に加えて、

EyouAgro は、UV 安定剤の高品質マスターバッチも提供できます。

• T-0020E： KLY120-130エリア対応、UV5年保証
  • （主にPEラタン、シェードネット、シミュレーションプラントなどのポリエチレンに使用）
• UT-0070E: KLY140~150エリアに適しており、5年間のUV保証。
• UT-004: KLY150~200エリアに適しており、5~8年のUV保証。
• US-001A :
  • 主にPPスパンボンド不織布に使用されます：防寒布、防草布など。

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UV 安定剤について知っておくべき 3 つの秘密

HALSは酸によって破壊される可能性があります

HALSは一般的に弱アルカリ性の薬品です。
HALS (ヒンダードアミン光安定剤) は、酸によって破壊される可能性があります。
これらの分子は酸性条件に敏感で、強酸にさらされると分解する可能性があります。 これにより、HALS の安定剤としての有効性が失われ、光への暴露による劣化から材料を保護する能力が低下する可能性があります。
HALS の安定性と有効性を維持するには、HALS を酸性条件にさらさないようにすることが重要です。

配合物に他の酸性添加物が含まれている場合、光安定剤に影響を与えます。
したがって、製剤中の酸性物質や使用中の酸性物質への暴露を避けることが重要です。 （硫黄、塩素を含むものから遠ざける）

着色剤はHALSの効果に影響を与える可能性がある

一部の顔料は、HALS の UV 耐性を弱める可能性があります。

特定の着色剤の添加は、HALS 分子の化学構造を破壊し、UV 光を吸収および放散する能力を低下させることにより、HALS (ヒンダード アミン光安定剤) の有効性に影響を与える可能性があります。
これにより、添加された材料に対する保護効果が低下する可能性があります。効果を維持するために、着色剤と HALS の適合性を慎重に選択し、テストすることが重要です。

たとえば、
ポリプロピレンでは、アゾ縮合顔料レッド 144 とアゾ縮合顔料イエロー 94 が HALS と相互作用し、その効果がそれぞれ 25% と 50% 低下する可能性があります。

法律で義務付けられている紫外線安定剤の量に注意してください

酸化防止剤と光安定剤は、人間、動物、および環境に対して無毒で無害でなければなりません。 これも国内法で厳しく規制されています。

たとえば、
UV326 は無毒の化学物質であると考えられています。しかし、EC 委員会は、食品接触用途で使用できる最大量を PP および PE では 0.5%、PVC では 0.3%、PS では 0.6% と規定しています。

よくあるご質問

1. 紫外線吸収剤と光安定剤の違いは？

これら 2 つのことについて疑問に思う人もいますが、これらは同じものなのでしょうか?

光安定剤は紫外線安定剤と呼んでいます。

紫外線吸収剤は紫外線を吸収する紫外線安定剤の一種です。

UV 吸収剤は、紫外線 (UV) を吸収して素材の損傷を防ぐために素材に添加される化学物質です。これにより、日光にさらされることによる素材の色あせ、変色、または劣化を防ぐことができます。

一方、光安定剤は、光にさらされたときに材料が劣化するのを防ぐために材料に添加される化学物質です。これらの化学物質は、光によって生成されるフリーラジカルやその他の反応性物質を除去し、材料と反応して損傷を引き起こすのを防ぐ働きをします。

紫外線吸収剤と光安定剤の主な違いは、紫外線吸収剤が紫外線を吸収して材料に到達するのを防ぐのに対し、光安定剤は光によって生成された反応種を捕捉し、それらが材料に損傷を与えるのを防ぐことによって機能することです.

2. 紫外線安定型と耐紫外線型の違いは？

それらは本質的に同じことを意味します。

紫外線安定剤を製品に添加すると、紫外線によるダメージを受けにくくなります。
これにより、UV安定性（UV安定化）またはUV耐性が得られます。

UV 安定化とは、紫外線にさらされることによる色あせや劣化を防ぐように素材が処理されていることを意味します。この処理には、UV 抑制剤やその他の化学物質を使用して、素材を UV 放射の有害な影響から保護することが含まれます。

一方、UV 耐性とは、追加の処理や保護を必要とせずに UV による損傷に耐える素材本来の能力を指します。つまり、素材は自然に UV 放射線に耐性があり、紫外線にさらされても時間の経過とともに色あせたり劣化したりしないということです。

結論

UV 安定剤は、UV 光を吸収して熱に変換し、UV 光がポリマーに損傷を与えるのを防ぐ添加剤です。 紫外線安定剤は、太陽光や人工紫外線にさらされる製品など、さまざまな製品に使用されています。

UV 安定剤には多くの種類があり、それぞれに長所と短所があります。使用する UV 安定剤の種類は、用途と製品の特定の要件によって異なります。

EyouAgroは、農業用繊維、フィルム、および農業用プラスチックのUV安定剤の大手サプライヤーです。当社は、それぞれ独自の特性を持つ様々なUV安定剤を提供しています。当社の製品は最高品質であり、国際規格に適合するよう試験済みです。

製品の詳細や購入方法については、お問い合わせください。
この記事を読んでいただきありがとうございます。
UV 安定剤とその使用法について何か新しいことを学んだことを願っています.

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ネットが早期に故障する理由：原因は紫外線ではなく、通常はストレージにある

これは直感に反するかもしれませんが、はっきり言っておきます。栽培者からネットが「早期に故障した」というメールが届く場合、半数以上のケースで紫外線耐性等級が原因ではないのです。

工場から畑までの間にロールに起こったことはまさにそれです。積み重ねられたロールが太陽に照らされたり、小屋の中で湿気やネズミに侵されたり、潰れたり、あるいは毎シーズン設置と撤去を繰り返したり。ある栽培農家から送られてきた「紫外線劣化」したネットの写真では、損傷が片面に沿ってきれいに途切れていました。そのロールは夏の間ずっと出入り口から半分はみ出した状態で、片面は日向、もう片面は日陰になっていたのです。ネット自体は問題ありませんでした。問題は保管方法でした。

このガイドでは、保管や取り扱いにおいて実際に何が問題になるのか、それが真の紫外線劣化とどのように区別されるのか、そしてネットを本来の寿命まで維持するためにどのように保管すればよいのかを解説します。

— ケビン・リュウ、EyouAgro

なぜUV安定剤を増やしても薄い（低GSM）ネットは救えないのか

私がよく目にする購入者の最も高額な間違いは、2つのネットを紫外線耐性と価格で比較し、実際に寿命を左右する唯一の要素である重量を無視することです。

紫外線防御には限界があり、それは糸の重さ（GSM）によって決まります。薄くてGSMの低いネットは、素材に対して表面積が大きすぎるため、どんなにHALSを配合しても、どんな安定剤を使っても劣化が早すぎます。同じUVグレードのネットでも、重さが半分しかないものが2シーズン目には破れてしまうのを何度も見てきました。

このガイドでは、GSMが紫外線寿命を制限する理由、1平方メートルあたりの価格だけでなく1平方メートルあたりのグラム数で比較する方法、そして真剣に購入を検討しているすべてのお客様にお伝えしている2つの数字のルールについて説明します。

— ケビン・リュウ、EyouAgro

なぜプラスチックにUV安定剤を加えるのですか？

これは、プラスチックへのUV安定剤の完全なガイドです。 この詳細な投稿で、UV劣化を回避するためにプラスチックにUV安定剤を追加する方法を学びます。